रोटोडायनामिक पंप

रोटोडायनामिक पंप एक काइनेटिक मशीन है जिसमें सकारात्मक विस्थापन पंप के विपरीत घूर्णन इम्पेलर, प्रोपेलर, या रोटर (टरबाइन) के माध्यम से पंप किए गए द्रव को लगातार ऊर्जा प्रदान की जाती है, जिसमें तरल पदार्थ की एक निश्चित मात्रा को फँसाकर और फँसे हुए द्रव को पंप के निर्वहन में विवश करके स्थानांतरित किया जाता है। रोटोडायनामिक पंपों के उदाहरणों में तरल पदार्थ में गतिज ऊर्जा को सम्मिलित करना सम्मिलित है जैसे द्रव वेग या दबाव को बढ़ाने के लिए केन्द्रापसारक पंप का उपयोग करना।

परिचय

पंप एक यांत्रिक उपकरण है जिसका उपयोग सामान्यतः तरल को निचले स्तर से उच्च स्तर तक उठाने के लिए किया जाता है। यह पंप के इनलेट पर कम दबाव और पंप के आउटलेट पर उच्च दबाव बनाकर प्राप्त किया जाता है। इनलेट प्रेशर कम होने के कारण लिक्विड वहीं से ऊपर उठता है जहां उसे स्टोर या सप्लाई करना होता है। चूंकि, तरल को यांत्रिक ऊर्जा प्रदान करने के लिए इसे सक्षम करने के लिए एक प्रमुख प्रस्तावक द्वारा काम किया जाना चाहिए जो अंततः दबाव ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है।

संचालन के मूल सिद्धांत को ध्यान में रखते हुए, पंप को दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

1. सकारात्मक विस्थापन पंप।
2. गैर-सकारात्मक विस्थापन पंप।

पंपों का वर्गीकरण

पंपों को निम्नानुसार वर्गीकृत किया गया है:

सकारात्मक विस्थापन पंप

एक सकारात्मक विस्थापन पंप के इनलेट प्रेशर सेक्शन से पंप के डिस्चार्ज जोन में द्रव की एक निश्चित मात्रा को विवश करके संचालित कर सकता है। इसे दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

1. रोटरी-प्रकार सकारात्मक विस्थापन पंप:
   • आंतरिक गियर पंप
   • पेंच पंप
2. प्रत्यागामी-प्रकार सकारात्मक विस्थापन पंप:
   • पिस्टन पम्प
   • डायाफ्राम पंप

रोटरी-प्रकार सकारात्मक विस्थापन पंप

सकारात्मक विस्थापन रोटरी पंप एक घूर्णन तंत्र का उपयोग करके द्रव को स्थानांतरित कर सकता है जो वैक्यूम बनाता है जो तरल को पकड़ता है और खींचता है। रोटरी सकारात्मक विस्थापन पंप को दो मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

1. गियर पंप
2. रोटरी फलक पंप

प्रत्यागामी-प्रकार सकारात्मक विस्थापन पंप

प्रत्यागामी पंप तरल पदार्थ को एक या अधिक दोलनशील पिस्टन, प्लंजर या झिल्लियों का उपयोग करके स्थानांतरित करते हैं, जबकि वाल्व तरल गति को वांछित दिशा में प्रतिबंधित करते हैं।

इस श्रेणी में पंप एक या अधिक सिलेंडर के साथ साधारण होते हैं। वे पिस्टन गति की दिशा के समय चूषण के साथ एकल-अभिनय हो सकते हैं और दूसरी दिशा में निर्वहन या दोनों दिशाओं में चूषण और निर्वहन के साथ दोहरा-अभिनय हो सकते हैं।

गैर-सकारात्मक विस्थापन पंप

इस प्रकार के पंप के साथ, प्रत्येक चक्र के लिए वितरित तरल की मात्रा प्रवाह के लिए प्रस्तावित प्रतिरोध पर निर्भर करती है। पंप तरल पर बल उत्पन्न करता है जो पंप की प्रत्येक विशेष गति के लिए स्थिर होता है। डिस्चार्ज लाइन में प्रतिरोध विपरीत दिशा में बल उत्पन्न करता है। जब ये बल बराबर होते हैं, तो तरल संतुलन की स्थिति में होता है जिससे तरल बहता नहीं है। यदि गैर-सकारात्मक-विस्थापन पंप का आउटलेट पूर्णतः बंद हो जाता है, तो अधिकतम गति से चलने वाले पंप के लिए निर्वहन दबाव अधिकतम हो जाएगा।

केन्द्रापसारक पम्प

Main article: केन्द्रापसारक पम्प

केन्द्रापसारक पंप दबाव विकसित करके तरल पदार्थ को निचले स्तर से उच्च स्तर तक उठाने के लिए केन्द्रापसारक बल का उपयोग करते हैं। सरलतम प्रकार के पंप में एक शाफ्ट पर लगा हुआ इम्पेलर होता है, जो कुंडलाकार आवरण में घूमता है। तरल को इम्पेलर (इम्पेलर की 'आंख' के रूप में जाना जाता है) के केंद्र में ले जाया जाता है, और इम्पेलर के वैन द्वारा उठाया जाता है और इम्पेलर के वैन द्वारा उच्च वेग में त्वरित किया जाता है, और केन्द्रापसारक बल द्वारा आवरण में छुट्टी दे दी जाती है और फिर निर्वहन पाइप बाहर निकल जाती है। जब तरल को केंद्र से दूर धकेल दिया जाता है, तो निर्वात बनता है और अधिक तरल वैन से ऊर्जा प्राप्त करता है और दबाव ऊर्जा और गतिज ऊर्जा में लाभ प्राप्त करता है। चूंकि इम्पेलर आउटलेट में बड़ी मात्रा में गतिज ऊर्जा वांछनीय नहीं है, तरल के डिस्चार्ज पाइप में प्रवेश करने से पहले तरल की गतिज ऊर्जा को दबाव ऊर्जा में बदलने के लिए डिजाइन में एक व्यवस्था की जाती है।

रोटोडायनामिक पंपों के प्रकार

रोटोडायनामिक पंपों को डिजाइन, निर्माण, अनुप्रयोग, सेवा आदि जैसे विभिन्न कारकों पर वर्गीकृत किया जा सकता है।

• चरणों के प्रकार के अनुसार:
  • सिंगल स्टेज पंप:
    • इसे सिंगल इम्पेलर पंप के रूप में जाना जाता है।
    • यह डिजाइन में सरल और रखरखाव में आसान है।
    • यह बड़े प्रवाह दर और कम दबाव प्रतिष्ठानों के लिए आदर्श है।
  • दो चरण पंप:
    • इसमें दो प्ररित करने वाले अगल-बगल काम कर रहे हैं।
    • इसका उपयोग मध्यम उपयोग के अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है।
  • मल्टीस्टेज पंप:
    • इसमें श्रृंखला में तीन या अधिक प्ररित करने वाले होते हैं।
    • इनका उपयोग हाई हेड अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है।
• स्थितियों के प्रकार के अनुसार - विभाजित करें:
  • अक्षीय विभाजन:
    • इस प्रकार के पंपों में कुंडलाकार आवरण अक्षीय रूप से विभाजित होता है और जिस रेखा पर पंप आवरण अलग होता है वह शाफ्ट के केंद्र-रेखा पर होता है।
    • स्थापना और रखरखाव में आसानी के कारण वे सामान्यतः क्षैतिज रूप से लगाए जाते हैं।
  • रेडियल विभाजन:
    • इसमें पंप केस रेडियल रूप से विभाजित होता है, वॉल्यूट केसिंग स्प्लिट शाफ्ट सेंटर लाइन के लंबवत होता है।
• इम्पेलर डिजाइन के प्रकार के अनुसार।
  • एकल सक्शन:
    • इसमें सिंगल सक्शन इम्पेलर है जो तरल पदार्थ को केवल उद्घाटन के माध्यम से ब्लेड में प्रवेश करने की अनुमति देता है।
    • इसकी सरल डिजाइन है लेकिन इम्पेलर के एक तरफ से आने वाले प्रवाह के कारण इम्पेलर में उच्च अक्षीय जोर असंतुलन होता है।
  • डबल सक्शन:
    • इसमें डबल सक्शन इंपेलर है जो तरल पदार्थ को ब्लेड के दोनों ओर से प्रवेश करने की अनुमति देता है।
    • वे सबसे सामान्य प्रकार के पंप हैं।
• घुमाव के प्रकार के अनुसार:
  • एकल आयतन पंप:
    • यह सामान्यतः कम क्षमता वाले पंपों के लिए उपयोग किया जाता है, क्योंकि इसका आकार छोटा होता है।
    • छोटे आकार का विलेय कास्टिंग कठिन है लेकिन गुणवत्ता में अच्छा है।
    • उनके पास उच्च रेडियल भार है।
  • डबल आयतन पंप:
    • इसमें दो खंड होते हैं जो 180 डिग्री अलग रखे जाते हैं।
    • इसमें रेडियल भार को संतुलित करने की अच्छी क्षमता है।
    • यह सबसे सामान्य डिजाइन है।
• शाफ्ट अभिविन्यास के अनुसार:
  • क्षैतिज केन्द्रापसारक पंप:
    • आसानी से उपलब्ध।
    • स्थापित करने, निरीक्षण करने, बनाए रखने और सेवा करने में आसान।
    • यह कम दबाव के लिए उपयुक्त है।
  • कार्यक्षेत्र केन्द्रापसारक पंप:
    • स्थापना, सर्विसिंग और रखरखाव के लिए बड़े हेडरूम की आवश्यकता होती है।
    • यह आसानी से उच्च दबाव भार का सामना कर सकता है।
    • यह क्षैतिज पंपों की तुलना में अधिक महंगा है।

एक रोटोडायनामिक पंप का कार्य

हाइड्रोलिक पंप दुनिया में केन्द्रापसारक पंप सबसे सामान्य उपयोग किया जाने वाला पंपिंग उपकरण है। जिसमें इम्पेलर के बीच में बने टैंक से पानी आता है और पंप के ऊपर से निकल जाता है। इम्पेलर को सिस्टम का दिल कहा जाता है। जिसके तीन प्रकार होते हैं 1. इम्पेलर खोलें, 2. अर्ध-खुला इम्पेलर, 3. संलग्न इम्पेलर

जिसमें एनक्लोज्ड इम्पेलर सर्वश्रेस्ट दक्षता देता है। संलग्न प्ररित करने वालों में दो प्लेटों के बीच पिछड़े-घुमावदार वैन की श्रृंखला होती है। यह हमेशा पानी में रहेगा। जब इम्पेलर घूमना प्रारंभ करता है, तो इम्पेलर जिस तरल पदार्थ में होता है वह भी घूमेगा। जब द्रव घूमना प्रारंभ करता है, तो द्रव कणों में केन्द्रापसारक बल प्रेरित होता है। केन्द्रापसारक बल के कारण द्रव का दाब और गतिज ऊर्जा दोनों बढ़ जाते हैं। चूंकि केन्द्रापसारक बल द्रव कणों में होता है, इनलेट नोजल (सक्शन पर) पर दबाव कम हो जाएगा। दबाव वायुमंडलीय दबाव की तुलना में तुलनात्मक रूप से कम होगा। ऐसा कम दबाव भंडारण से तरल पदार्थ को चूसने में सहायता करेगा। लेकिन यदि इनलेट नोजल (सक्शन पर) खाली है या हवा से भरा हुआ है तो यह इम्पेलर को हानि पहुंचाएगा। इनलेट नोज़ल (सक्शन पर) पर बने दबाव और टैंक से तरल पदार्थ को चूसने के लिए वायुमंडलीय दबाव के बीच का अंतर बहुत कम होगा। इम्पेलर यदि आवरण के अंदर लगाया जाता है। तो द्रव आवरण के अंदर होना चाहिए। केसिंग को इस प्रकार से डिजाइन किया जाएगा कि यह बाहर निकलने पर अधिकतम दबाव देगा। आवरण में, अधिकतम व्यास या स्थान निकास (डिस्चार्ज नोजल) पर होता है और जैसे-जैसे हम अंदर जाते हैं व्यास धीरे-धीरे कम होता जाएगा। इसके कारण, डिस्चार्ज नोजल पर द्रव का आयतन अधिक होता है, इसलिए वेग कम हो जाएगा, और वेग और दबाव दोनों व्युत्क्रमानुपाती होने के कारण दबाव बढ़ जाएगा। और पंपिंग सिस्टम के प्रतिरोध को दूर करने के लिए दबाव में वृद्धि की आवश्यकता है।

यदि इनलेट नोजल (सक्शन पर) का दबाव द्रव के वाष्प के दबाव से कम हो जाता है, तो आवरण के अंदर हवा के बुलबुले बन जाते हैं। पंप के लिए यह स्थिति बहुत खतरनाक होती है क्योंकि द्रव उबलने लगता है और बुलबुले बन जाते हैं। वे बुलबुले इम्पेलर से टकराएंगे और यह उसकी सामग्री को खराब कर देगा। इस स्थिति को गुहिकायन के रूप में जाना जाता है। इनलेट नोजल (सक्शन) पर दबाव बढ़ाने के लिए हमें सेक्शन हेड को कम करना होगा।

उन तीन प्रकार के प्ररित करने वालों के अपने अलग-अलग उपयोग हैं। यदि फ्लुइड ज्यादा क्लॉगी है तो सेमी ओपन या ओपन टाइप इम्पेलर का उपयोग किया जाता है। लेकिन दक्षता क्रमशः घटेगी। और पंप का मैकेनिकल डिजाइन भी कठिन है। शाफ्ट का उपयोग इम्पेलर और मोटर को जोड़ने के लिए किया जाता है जो रोटरी गति को इम्पेलर को स्थानांतरित करेगा। आवरण के अंदर द्रव का दबाव बहुत अधिक है, एक उचित सीलिंग व्यवस्था की आवश्यकता है।

अनुप्रयोग

मुख्य उद्योग जहां रोटोडायनामिक पंपों का उपयोग किया जाता है उनमें सम्मिलित हैं:

• सामान्य सेवाएं: ठंडा पानी, सेवा पानी, अग्निशमन, जल निकासी
• कृषि: सिंचाई, बोरहोल, भूमि जल निकासी
• केमिकल/पेट्रोकेमिकल: स्थानांतरण
• निर्माण/भवन सेवाएं: दबाव बढ़ाने, जल निकासी, गर्म पानी परिसंचरण, एयर कंडीशनिंग, बॉयलर फीड
• डेयरी / शराब की भठ्ठी: किण्वन के लिए स्थानांतरण, 'पौधा', 'धो'
• घरेलू गर्म पानी
• धातु निर्माण: मिल स्केल, फर्नेस गैस रबिंग, डीस्केलिंग
• खनन / उत्खनन: कोयले की धुलाई, अयस्क की धुलाई, ठोस परिवहन, पानी निकालना, जल जेटिंग
• तेल / गैस उत्पादन: मुख्य तेल लाइन, टैंकर लोडिंग, पानी इंजेक्शन, समुद्री जल लिफ्ट
• तेल / गैस शोधन: हाइड्रोकार्बन स्थानांतरण, कच्चे तेल की आपूर्ति, टैंकर लोडिंग, उत्पाद पाइपलाइन, रिएक्टर चार्ज
• पेपर/पल्प: मीडियम/लो कंसिस्टेंसी स्टॉक, वुड चिप्स, लिकर/कंडेनसेट, स्टॉक टू हेड बॉक्स
• बिजली उत्पादन: बड़ा ठंडा पानी, राख से निपटने, ग्रिप गैस डीसल्फराइजेशन प्रक्रिया, घनीभूत निष्कर्षण, बॉयलर फीड
• चीनी निर्माण: चूने/सिरप का दूध, चुकंदर का रस, जूस, साबुत चुकंदर
• अपशिष्ट जल: कच्चा और बसा हुआ सीवेज, ग्रिट लदी धाराएँ, तूफानी जल
• पानी की आपूर्ति: कच्चे पानी की निकासी, आपूर्ति वितरण, बढ़ावा देना

यह भी देखें

• केन्द्रापसारी पम्प
• इम्पेलर
• दस्ता (मैकेनिकल इंजीनियरिंग)
• आयतन (पंप)
• चूषण
• बरनौली का सिद्धांत

बाहरी कड़ियाँ

• http://www.pumps.org/Pump_Fundamentals/Rotodynamic.aspx
• http://shodhganga.inflibnet.ac.in/bitstream/10603/40703/8/08_chapter3.pdf
• http://nptel.ac.in/courses/Webcourse-contents/IIT-KANPUR/machine/ui/Course_home-lec33.htm
• https://www.introtopumps.com/pump-terms/rotodynamic/
• https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4613-1217-8_1
• https://www.brighthubengineering.com/fluid-mechanics-hydraulics/29394-the-basic-concept-construction-and-working-principle-of-hydraulic-pumps/
• http://www.roymech.co.uk/Related/Pumps/Centrifugal%20Pumps.html
• https://powerequipment.honda.com/pumps/pump-theory-1
• https://www.castlepumps.com/info-hub/positive-displacement-vs-centrifugal-pumps
• https://www.flowcontrolnetwork.com/piping-requirements-rotodynamic-pumps/
• http://indjst.org/index.php/indjst/article/view/100938/73724
• https://souzimport.ru/upload/files/auslegung-en-data.pdf